DE3906889A1 - Flanschlager und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
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Description
Diese Erfindung betrifft ein Flanschlager, welches dazu
geeignet ist, eine Welle zu lagern und in eine Öffnung in
einem Gehäuse eingepaßt zu werden und das Verfahren zum
Herstellen des Lagers.
Im Stand der Technik sind Flanschlager bekannt geworden,
die einen zylindrischen Lagerkörper aufweisen und einen
Flansch, der sich an einem Ende des zylindrischen
Lagerkörpers radial nach außen erstreckt, wobei der
zylindrische Lagerkörper zum Aufnehmen von Querkräften
ausgebildet ist und der Flansch zum Aufnehmen von
Axialkräften.
Bei Flanschlagern, die normalerweise bei Rädern an den
Unterseiten von Maschinen gebraucht werden, die im
Bauwesen eingesetzt werden, so zum Beispiel bei Bulldozern
und Löffelbaggern, werden die aufeinander gleitenden
Abschnitte der Lager hohen Lasten ausgesetzt und diese
aufeinander gleitenden Abschnitte werden daher aus Stahl
ausgebildet, der hohe mechanische Festigkeit aufweist und
mit darauf angebrachten, widerstandsfähigen Legierungen,
wie zum Beispiel LBC und/oder PBC. Auf diese Weise üben
die Abschnitte des Lagers, die dicht in eine Öffnung in
einem Gehäuse eingepaßt sind, eine sehr große Kraft aus.
Die Fig. 9 und 10 zeigen
Flanschlager nach dem Stand der
Technik, die dazu geeignet sind, eine Welle zu lagern und
in eine Öffnung in einem Gehäuse eingepaßt zu werden. Das
Flanschlager nach dem Stande der Technik ist allgemein mit
der Bezugsziffer 20 bezeichnet und enthält einen
zylindrischen Lagerkörper 21 und an einem Ende des
zylindrischen Lagerkörpers 21 einen sich radial nach
auswärts erstreckenden Flansch 22. An den sich
gegenüberliegenden Innenenden der inneren Umfangsfläche
des zylindrischen Lagerkörpers 21 sind kleine
Abschrägungen 24, 24 vorgesehen. Das Vorsehen der
Abschrägungen 24, 24 erleichtert das Aufnehmen einer Welle
15 in dem Lager und schützt die scharf abgewinkelten Enden
des zylindrischen Lagerkörpers gegen die Möglichkeit eines
Bruches, wenn die Welle vibriert oder sich während ihrer
Drehbewegung durchbiegt.
Nach einem fortlaufenden Gebrauch des Flanschlagers über
eine längere Zeitdauer hinweg könnte sich jedoch ein Bruch
oder Brüche K in dem zylindrischen Lagerkörper 21 an
dessen im Flansch 22 benachbarten Ende bilden, wie dies in
Fig. 10 dargestellt ist.
Nach intensiven Studien über die Ursache solcher Brüche
bei bekannten Flanschlagern, hat der Erfinder
herausgefunden, daß die Abschrägungen in der Öffnung im
Gehäuse einen Einfluß haben. Diese Abschrägungen
ermöglichen es dem Flanschlager, glatt in das Gehäuse
eingepaßt zu werden. Das heißt, der Freiraum zwischen dem
äußeren Umfang des Gehäuses und dem Außendurchmesser des
zylindrischen Lagerkörpers des Flanschlagers ist
normalerweise klein, und zwar ungefähr 0,05 bis 0,2 mm,
und wenn der Eingang zu der Gehäuseöffnung rauh bleibt,
wie im unbearbeiteten Ausgangszustand, weist dieser
Eingang eine scharfwinklige Kante auf und der äußere
Umfang des zylindrischen Lagerkörpers des Flanschlagers
wird auf diese Weise durch die scharfe Kante der
Gehäuseöffnung in einem solchen Ausmaß erfaßt, daß das
Flanschlager nicht in die Gehäuseöffnung eingepaßt werden
kann. Aus diesem Grunde wird der Eingang zu der
Gehäuseöffnung mit einer Abschrägung ausgebildet, um es
dem Flanschlager zu ermöglichen, in die Gehäuseöffnung
leicht eingepaßt zu werden.
Wenn darüber hinaus eine besonders hohe Last auf die im
Lager gelagerte Welle 15 aufgebracht wird und/oder das
Lager und die Welle exzentrisch zueinander sind, neigt die
Welle 15 dazu, sich während der Drehbewegung
durchzubiegen, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist. Zu
diesem Zeitpunkt wird ein wesentlicher Teil der Last auf
nur einen Abschnitt des zylindrischen Lagerkörpers
übertragen, und zwar auf das dem Flansch 22 benachbarte
Ende des zylindrischen Lagerkörpers; nachdem aber die
Abschrägung 24 neben dem Eingang zur Öffnung 17 im Gehäuse
18 ausgebildet ist, wo das nicht mit dem Flansch versehene
Ende des zylindrischen Lagerkörpers liegt, verbleibt eine
Höhlung, in die hinein das nicht mit dem Flansch versehene
Ende des zylindrischen Abschnitts oder Lagerkörpers sich
biegt. Wenn sich die Welle zylindrisch biegt, neigt das
Ende auf diese Weise dazu, sich in die Höhlung hinein und
aus ihr heraus zu biegen, und es entsteht daher eine
metallische Ermüdung an diesem Ende, die zu der
Entwicklung von Brüchen im Material des zylindrischen
Lagerkörpers führen kann.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein neues und
verbessertes Flanschlager bereitzustellen, das zum
Aufnehmen einer Welle geeignet ist und zum Einpassen in
eine Öffnung in einem Gehäuse und das einen zylindrischen
Lagerkörper aufweist und einen Flansch, der sich an einem
Ende des zylindrischen Lagerkörpers radial nach außen
erstreckt, wobei der zylindrische Lagerkörper mit einer
Abschrägung versehen ist, die in Ausrichtung mit einer
Abschrägung an der Öffnung des Lagergehäuses oder in einem
Abstand nach innen gerichtet von der Abschrägung am
Gehäuse angeordnet ist.
Die obige und andere Aufgaben und wesentlichen Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute noch
klarer hervortreten beim Lesen der folgenden genauen
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Erfindung zeigen, und zwar nur zu Darstellungszwecken,
nicht aber zum Zwecke einer Begrenzung des Schutzbereiches
in irgendeiner Weise.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt längs der
Längsmittellinie des Lagers eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels in
Übereinstimmung mit dem Prinzip der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung eines
Flanschlagers nach Fig. 1, die das
Lager in eine Öffnung in einem Gehäuse
eingepaßt und mit der zu lagernden
Welle darstellt;
Fig. 3 ist in einem weiterhin vergrößerten
Maßstab ein teilweiser Längsschnitt des
Zusammenbaus von Lager, Gehäuse und
Welle nach Fig. 2, wobei das
Maßverhältnis zwischen der Länge des
Freiraums, der Tiefe der Abschrägung
und der Dicke des Flansches gezeigt
wird;
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der
Herstellungsschritte zum Herstellen des
Flanschlagers nach der Erfindung;
Fig. 5a und 5b zeigen verschiedene Schritte zum
Warmverformen eines Endes des
zylindrischen Lagerkörpers, um einen
Flansch an einem Ende des Lagerkörpers
anzuformen;
Fig. 6 ist eine Seitenansicht des
Stahlbleches, von dem ein Ende in der
Dicke reduziert ist und von dem eine
Seite mit darauf angeordneter
pulverförmiger gesinterter
Kupferlegierung versehen ist;
Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines
Stahlbleches auf dessen einer Seite
pulverförmige gesinterte
Kupferlegierung angebracht ist, wobei
ein Endabschnitt davon ausgenommen ist;
Fig. 8 ist ein Längsschnitt einer anderen
Ausführungsform des Flanschlagers nach
der vorliegenden Erfindung, die das
Lager eingepaßt in die Öffnung in einem
Gehäuse zeigt und mit einer darin
gelagerten Welle;
Fig. 9 ist ein Längsschitt längs der
Längsmittellinie eines Lagers nach dem
Stande der Technik; und
Fig. 10 ist ein Längsschnitt eines
Flanschlagers nach dem Stande der
Technik, das in die Öffnung in einem
Gehäuse eingebaut und in dem eine Welle
gelagert ist, wobei das Entstehen eines
Bruches am Flanschlager dargestellt ist.
Die vorliegende Erfindung wird nun in Bezug auf die
Zeichnungen und im besonderen, auf Fig. 1 bis 4
beschrieben, in welchen ein Ausführungsbeispiel eines
Flanschlagers nach der Erfindung dargestellt ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Flanschlagers nach
der Erfindung ist allgemein mit der Bezugsziffer 10
bezeichnet und enthält einen zylindrischen Lagerkörper 11
und einen sich radial nach auswärts erstreckenden
kreisrunden Flansch 12, der einstückig an ein Ende des
zylindrischen Lagerkörpers angeformt ist (und zwar an das
linke Ende gemäß Fig. 1). Der Lagerkörper 11 und der
Flansch 12 sind zum Beispiel aus Stahl ausgebildet. An der
inneren Umfangsfläche des zylindrischen Lagerkörpers 11
ist eine kreisrunde Auskleidung 13 angebracht, die aus
einem gesinterten Pulver einer Kupferlegierung besteht und
an der Außenfläche des Flansches 12 ist eine kreisförmige
Schutzplatte 13′ angebracht. Die innere Umfangsfläche des
zylindrischen Lagerkörpers 11 und die Auskleidung 13 sind
an ihren zum Flansch 12 gelegenen Enden abgeschrägt, um
einen Freiraum 14 zu bilden, so daß eine Welle 15, welche
im Flanschlager 10 gelagert ist, davor bewahrt wird, den
Flansch 12 auf dem Lagerkörper 11 zu berühren, und zwar
selbst dann, wenn die Welle 15 sich während der Drehung
durchbiegt. Das Flanschlager 10 ist in einer Öffnung in
einem Gehäuse 17 aufgenommen und die Öffnung 16 ist mit
einer Abschrägung 18 versehen, die neben dem Flansch 12
liegt, wenn das Lager in dem Gehäuse aufgenommen ist. Der
Freiraum 14 kann mit der Abschrägung 18 an der
Gehäuseöffnung 16 ausgerichtet sein oder er kann innerhalb
dieser Abschrägung angeordnet sein. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel besteht der Freiraum aus einer Nute.
Fig. 8 zeigt ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Flanschlagers nach der vorliegenden Erfindung, welches
im wesentlichen ähnlich zum ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiel ist, mit Ausnahme dessen, daß der
Freiraum 14 durch Verwendung eines Stahlbleches vorgeformt
ist, das an einem Endabschnitt in der Dicke reduziert ist,
und zwar an dem Ende, wo der Flansch 12 ausgebildet werden
soll, wobei der Flansch und der Endabschnitt nicht mit
einem Überzug versehen sind.
Die Beziehung zwischen dem Freiraum 14, dem Flansch 12 und
der Abschrägung 18 ist nach der vorliegenden Erfindung
durch folgende Formel gegeben:
Die Länge L des Freiraumes 14 soll ≧ als die Dicke W des
Flansches 12 + der Tiefe D der Abschrägung 18.
In der vorliegenden Erfindung ist die Form des Freiraumes
14 nicht auf die dargestellte Form einer Stufe begrenzt;
er kann wahlweise auch aus einer geneigten Nut bestehen
(hier nicht dargestellt).
Als nächstes wird nun die Art beschrieben, in der die
Welle 15 in dem Flanschlager nach der vorliegenden
Erfindung gelagert ist.
Selbst wenn die Welle 15, die in dem Flanschlager 10
aufgenommen ist, sich gegen den Flansch 12 am
zylindrischen Lagerkörper 11 des Lagers 10 hin biegt,
besteht keine Möglichkeit, daß die Welle das Flanschende
des zylindrischen Lagerkörpers 11 berührt, da ein Freiraum
14 am Flanschende des Lagerkörpers vorhanden ist.
Auf diese Weise drückt die Welle 15 nicht auf das Ende des
zylindrischen Lagerkörpers neben dem Flansch, wodurch der
Werkstoff des zylindrischen Lagerkörpers zu einer Biegung
in die Höhlung veranlaßt werden könnte, welche durch die
Abschrägung 18 im Gehäuse gebildet wird. Dies verhindert
die Entwicklung von Brüchen. Die Zone des zylindrischen
Lagerkörpers, welche durch die Welle einem hohen Maß an
Kraft ausgesetzt wird, ist diejenige, die nahe am Freiraum
14 liegt, das heißt, die Zone des Gehäuses 17, die
innerhalb der Abschrägung 18 liegt.
Ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen des
Flanschlagers nach der vorliegenden Erfindung wird nun
anhand der Fig. 4 beschrieben, in welcher die Schritte zum
Herstellen eines Flanschlagers nach der vorliegenden
Erfindung dargestellt sind.
Als erster Schritt wird die Länge eines Stahlblechs
bereitgestellt (Fig. 4A).
Als zweiter Schritt wird eine gesinterte, pulverförmige
Kupferlegierung auf eine Seite des Stahlbleches
aufgebracht, um darauf eine Lage aus Kupferlegierung zu
bilden (Fig. 4B).
Als dritter Schritt wird das Stahlblech mit der darauf
angebrachten Schicht aus Kupferlegierung zu einem Zylinder
gerollt, wobei die Schicht aus Kupferlegierung auf der
inneren Seite des Zylinders angeordnet ist (Fig. 4C).
Als vierter Schritt wird rundherum an der inneren
Oberfläche des Zylinders eine kreisrunde Freiraum-Nut oder
dergleichen angebracht (Fig. 4D).
Als fünfter Schritt wird der Zylinder an dem Ende, das
neben dem Freiraum liegt, warmverformt, um den Werkstoff
des Zylinders radial nach außen zu verlagern und auf diese
Weise dort einen Flansch zu bilden (Fig. 4E).
Als sechster Schritt wird der Außenumfang des Flansches
maschinell bearbeitet, um dem Flansch das Endaussehen
eines genauen Kreises zu geben.
Der oben genannte fünfte Schritt kann auch in einem radial
nach außen gerichteten Warmverformen des dem Freiraum
benachbarten Endes des Lagerkörpers 100 in einem
zylindrischen Gesenk 101 mit Hilfe eines
kegelstupfförmigen Gesenks 102 bestehen, wobei das Ende
100 a (des Lagerkörpers 100) über das Gesenk 101 hinaus
vorsteht, wie dies in Fig. 5a dargestellt ist,
oder durch ein radial nach außen gerichtetes Warmverformen
des dem Freiraum benachbarten Endes des zylindrischen
Lagerkörpers 200 in einem senkrecht geschnittenen
zylindrischen Gesenk 201 mit Hilfe eines Stempels 202,
wobei das Ende 200 a (des Lagerkörpers 200) über das Gesenk
hinaus vorsteht, wie dies in Fig. 5b dargestellt ist.
Nach der vorliegenden Erfindung kann auch in Betracht
gezogen werden, daß eine Länge des Stahlblechs, bei dem
ein Endabschnitt in der Dicke herabgesetzt ist, als
Ausgangs-Werkstoff benutzt wird, um auf diese Weise den
Freiraum des Lagers zu bilden und den oben erwähnten
vierten Schritt einzusparen; weiterhin könnte eine Länge
Stahlblech mit gleichmäßiger Dicke als Ausgangswerkstoff
verwendet werden und die pulverförmige, gesinterte
Kupferlegierung könnte auf der ganzen Länge des Bleches
mit Ausnahme eines Endabschnittes aufgebracht sein, wobei
auf diese Weise der Freiraum vorgeformt und der oben
genannte vierte Schritt eingespart wird.
Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens nach der
vorliegenden Erfindung wird die Länge eines Stahlblechs
verwendet, welches an einem Endabschnitt in der Dicke
herabgesetzt ist, um auf diese Weise einen Freiraum
vorzuformen und den oben beschriebenen vierten Schritt
einzusparen. In einem zweiten Schritt einer weiterhin
abgewandelten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird gesinterte Kupferlegierung auf eine Seite
einer Länge Stahlblech auf der gesamten Länge aufgebracht
mit Ausnahme auf einer Zone an einem Ende, um auf diese
Weise einen Freiraum in dieser Zone zu schaffen und den
oben beschriebenen vierten Schritt einzusparen.
Wie dies oben beschrieben worden ist, biegt sich das dem
Flansch benachbarte Ende des zylindrischen Lagerkörpers
nach der Erfindung selbst dann nicht, wenn sich die Welle
während ihrer Drehbewegung biegt und auf diese Weise
entwickelt sich kein Bruch in dem Lager aufgrund von
Metallermüdung. Als Folge davon weist das Lager
gleichbleibende Lagereigenschaften während einer langen
Zeitdauer auf.
Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im
einzelnen beschrieben und dargestellt worden sind, ist
dies so zu verstehen, daß sie nur für Erläuterungszwecke
beschrieben worden sind und nicht als eine Bestimmung der
Erfindung angesehen werden dürfen, sondern daß zu diesem
Zweck auf die folgenden Ansprüche Bezug genommen werden
muß.
Claims (5)
1. Flanschlager mit einer Abschrägung, das dazu bestimmt
ist, in eine Gehäuseöffnung eingepaßt zu werden und
eine Welle aufzunehmen,
wobei das Lager einen zylindrischen Lagerkörper und einen einstückig damit ausgebildeten, radial nach außen vorstehenden Flansch aufweist,
und wobei ferner die innere Oberfläche des zylindrischen Lagerkörpers mit einem Freiraum an dem Flanschende versehen ist.
wobei das Lager einen zylindrischen Lagerkörper und einen einstückig damit ausgebildeten, radial nach außen vorstehenden Flansch aufweist,
und wobei ferner die innere Oberfläche des zylindrischen Lagerkörpers mit einem Freiraum an dem Flanschende versehen ist.
2. Flanschlager nach Anspruch 1,
wobei an der inneren Umfangsfläche des
zylindrischen Lagerkörpers eine kreisrunde
Auskleidung vorgesehen ist, und wobei ferner an der
Außenfläche des Flansches eine Schutzplatte
angebracht ist.
3. Verfahren zum Herstellen eines Flanschlagers, das die
folgenden Schritte umfaßt:
- - Bereitstellen einer Länge Stahlblech,
- - Anbringen von pulverförmiger, gesinterter Kupfer-Legierung auf einer Seite des Stahlblechs,
- - Aufrollen des Stahlblechs mit der darauf angebrachten, pulverförmigen, gesinterten Kupferlegierung zu einem Zylinder so, daß die Kupferlegierungsschicht an der Innenfläche des Zylinders liegt,
- - Einarbeiten eines ringförmigen Freiraumes rundum an der Innenfläche des Zylinders,
- - Warmverformen einer nahe bei dem Freiraum liegenden Zone des zylindrischen Lagerkörpers um einen Flansch an einem Ende des zylindrischen Lagerkörpers zu bilden, und
- - Bearbeiten des Umfanges des Flansches, um dem Flansch das Endaussehen eines genauen Kreises zu geben.
4. Verfahren zum Herstellen eines Flanschlagers, das die
folgenden Schritte umfaßt:
- - Bereitstellen einer Länge Stahlblech, welches an einem Endabschnitt dickenreduziert ist, um einen Freiraum für das Lager vorzuformen,
- - Anbringen von pulverförmiger, gesinterter Kupferlegierung auf einer Seite des Stahlblechs,
- - Aufrollen des Stahlblechs mit der darauf angebrachten Kupferlegierung zu einem Zylinder so, daß die Kupferlegierung an der Innenseite des Zylinders liegt,
- - Warmverformen des Zylinders am äußersten Ende des Freiraumes radial nach außen, um dort einen kreisrunden Flansch zu bilden, und
- - Bearbeiten des Umfangs des Flansches, um dem Flansch das Endaussehen eines genauen Kreises zu geben.
5. Verfahren zum Herstellen eines Flanschlagers, das die
folgenden Schritte umfaßt:
- - Bereitstellen einer Länge Stahlblech,
- - Anbringen einer gesinterten Kupferlegierung auf der gesamten Fläche einer Seite des Stahlblechs mit Ausnahme eines Endes, um auf diese Weise einen Freiraum für das Lager vorzuformen,
- - Aufrollen des Stahlblechs zu einem Zylinder so, daß die Kupferlegierungs-Schicht an der Innenseite des Zylinders liegt,
- - Warmverformen des Zylinders am äußeren Ende des vorgeformten Freiraumes, radial nach außen, um dort einen kreisförmigen Flansch zu bilden, und
- - Bearbeiten des Umfanges des Flansches, um dem Flansch das Endaussehen eines genauen Kreises zu geben.
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